ПЛАНЕР - безмоторный летательный аппарат тяжелее воздуха. Планер держится в воздухе благодаря уравновешиванию действующей вниз силы тяжести подъемной силой, создаваемой восходящими потоками воздуха. Различают два режима полета планеров: планирование (скольжение) и парение. Планирование - это установившийся полет со снижением, который можно уподобить скатыванию санок или тележки на колесах вниз по склону. Парение - это использование подъемной силы, создаваемой воздушными потоками и поддерживающей летательный аппарат в воздухе. Первые полеты человека с использованием летательного аппарата тяжелее воздуха были осуществлены на планерах. Эти летательные аппараты не имели ни кабины летчика, ни шасси. На некоторых планерах (как у братьев Райт) летчик лежал на платформе, тогда как на других (таких, как планер О.Лилиенталя) летчик висел на руках и управлял полетом движениями своего тела. После Первой мировой войны учебные планеры оборудовали рулями высоты, рулями направления и элеронами, позволившими летчику более эффективно управлять вертикальными, горизонтальными и поперечными движениями летательного аппарата. Но все же летчик по-прежнему располагался в кресле, не защищенном от воздушных потоков. Несколько позже появились такие устройства, как лобовое стекло, обтекатель кабины летчика и приборы.
ПЛАНЕР, ИСПЫТАННЫЙ БРАТЬЯМИ РАЙТ в 1902 в дюнах Китти-Хоук (шт. Сев. Каролина).
Современные планеры. При проектировании планера необходимо удовлетворить противоречивым требованиям достижения высоких летно-технических характеристик, гарантированной прочности и низкой стоимости. Для изготовления планеров используются металлы, древесина, ткани, стекловолокно и их комбинации. В планерах-парителях, которые должны обладать самым высоким аэродинамическим совершенством, применяют стекловолокно и, в некоторых случаях, бальсовую древесину. Такой чрезвычайно прочный и легкий композит позволяет спроектировать парители с относительной дальностью планирования 40 (40 м перемещения вперед на 1 м потери высоты) и больше. Чем выше запланированные характеристики планера, тем более обтекаемыми должны быть его фюзеляж и кабина летчика и тем больше удлинение его крыла и поверхностей хвостового оперения. Практически все планеры-парители, на которых были достигнуты рекордные результаты, представляют собой шедевры с идеальным сочетанием достижений аэродинамики и прочности конструкций. Органы управления таких летательных аппаратов должны обеспечивать легкость управления и высокую маневренность.
Вместимость. Существуют одноместные и многоместные планеры и парители. Двухместные планеры используются в учебных целях и для полетов в зоне аэродрома. Летчик и его спутник размещаются друг за другом или рядом. В последнем случае упрощаются общение и наблюдение за приборами. Были построены также трех- и четырехместные планеры. В годы Второй мировой войны были разработаны и использовались еще более вместительные транспортные планеры, способные доставить десять (и более) полностью вооруженных солдат или соответствующий по весу груз на территорию противника.
Беспилотные планеры. Беспилотные планеры нашли применение в годы Второй мировой войны в виде планирующих бомб, сбрасываемых с самолетов на наземные или морские цели. В ряде случаев при этом осуществлялось дистанционное радионаведение на цель с помощью телевизионного или прямого визуального прицеливания. В других случаях использовались самонаведение или программируемые автопилоты. Также строились и испытывались в полете планеры, которые представляли собой экспериментальные модели самолетов большего размера с силовыми установками. Такие планеры предназначаются для исследования летно-технических характеристик в отсутствие возмущений, создаваемых тягой силовой установки, при существенно меньшей стоимости или аварийной опасности летных испытаний, что особенно важно в случаях испытаний нетрадиционных компоновок, а также при необычных скоростях или высотах полета.
Крылья. Некоторые из наиболее важных аэродинамических новшеств в конструкциях самолетов часто сначала проверяют на планерах. В качестве примера можно упомянуть экспериментальную проверку высокой эффективности крыла большого удлинения (т.е. крыла с большим значением отношения размаха крыла к его хорде). Другим примером является установление желательности поддержания плавного (ламинарного) обтекания поверхности крыла воздушным потоком. Путем экспериментов с планерами было установлено, что свободнонесущие крылья-монопланы имеют более высокие аэродинамические и прочностные характеристики, чем крылья с расчалками или крылья-полипланы. В конструкциях планеров использовались различные компоновки крыло - фюзеляж, такие, как низкоплан, среднеплан, высокоплан и парасоль (моноплан с крылом над фюзеляжем), а также многие компоновочные схемы, включая "утку". Наивысшие рекордные достижения принадлежат монопланам традиционной схемы со среднерасположенными или высокорасположенными крылом и хвостовым оперением. Крыло с высокими несущими свойствами обычно имеет один лонжерон, воспринимающий изгибающие усилия, и D-образный носок для компенсации крутящего момента; его усиливают несколькими нервюрами, предохраняющими поверхность крыла от коробления. Крылья, изготавливаемые из авиационной фанеры, были доведены до высокой степени аэродинамического совершенства. Позднее была создана легкая и прочная цельнометаллическая конструкция крыла планера, однако обычно более предпочтительной считается матерчатая обшивка участка крыла за несущим лонжероном. Органы управления планеров, такие, как рули направления, рули высоты и элероны, практически те же, что и на легких моторных самолетах, за исключением того, что рули направления и элероны увеличены соответственно большему размаху крыла планера. Выполняющее функции рулей высоты и направления V-образное хвостовое оперение с успехом использовалось на планерах-парителях. На некоторых планерах применяются посадочные щитки, однако большее распространение нашли интерцепторы, устанавливаемые только на верхней поверхности или на обеих поверхностях сужающейся части крыла. Интерцепторы играют роль воздушного тормоза, который прерывает плавное течение воздуха около поверхности крыла с целью увеличения скорости снижения при посадке или для резкого уменьшения высоты.
Система управления. Управление рулем направления планера обычно осуществляют с помощью педалей (ножное управление), а управление рулем высоты и элеронами - с помощью ручки управления (ручное управление), однако в ряде случаев использовались и другие, менее традиционные способы. Команды управления передаются на рулевые поверхности с помощью тросов, штоков или трубчатых валов. Некоторые планеры загружают балластом воды для улучшения летно-технических характеристик и оборудуют щитками, которые позволяют изменять профиль и площадь крыла во время полета (перед посадкой балласт сливают). Много изобретений было связано с разработкой усовершенствованных быстродействующих соединительных штуцеров и разъемов в системах управления, а также конструкций крыла и хвостового оперения.
Фюзеляж и посадочное устройство. Конструкции фюзеляжей весьма разнообразны и изменяются от коробчатого типа до изощренных хорошо обтекаемых форм. Некоторые утилитарные планеры оборудованы обычным двухколесным шасси, однако на большинстве планеров-парителей устанавливают лишь одно колесо, которое располагают вблизи центра тяжести под фюзеляжем. Окантовки на концах крыльев позволяют планеру опереться одним крылом на землю после того, как он остановится под действием тормозного устройства на колесе и опустится на нос или полоз в передней части фюзеляжа. Центральное колесо может быть частично убираемым. Рекордные планеры, снабженные только посадочной лыжей, обычно помещают на сбрасываемую вспомогательную тележку, с помощью которой осуществляется взлет.
Приборы. Кроме обычных самолетных приборов, таких, как высотометр, указатель воздушной скорости, указатели поворота и скольжения и компас, которыми, как правило, снабжают все планеры, а также систем радиосвязи, которыми оборудуют некоторые планеры, разработаны некоторые специальные приборы. Это, например, высокочувствительный измеритель вертикальной скорости (вариометр) и барограф, регистрирующий высоту полета. Испытывались в полете и анализаторы малых разностей температур. Такие анализаторы представляют собой комплект бортовых приборов, которые позволяют летчику определять разность температур (если таковая имеется) на концах крыльев. Используя эти показания, летчик может выявить восходящие токи нагретого воздуха и использовать их для набора высоты. Высотные планеры-парители оборудуются кислородно-дыхательными системами. На планерах военного назначения устанавливают приборы, облегчающие буксировку в условиях отсутствия видимости (ночью или в облаках). Были созданы также средства для быстрой посадки и высадки войск, загрузки и выгрузки артиллерии, транспортных средств и других грузов.
Взлет. Разработаны специальные методы эксплуатации планеров. Демонтированный планер транспортируется по земле на специальном трейлере. Взлет планера можно осуществить разными способами. На плоской и ровной площадке планер может быстро набрать высоту от 150 до 600 м, если его буксируют автомобилем или тянущей лебедкой. Затем летчик освобождается от буксирного каната, открывая механический замок на буксирном крюке. На коротких взлетных дорожках буксирный автомобиль может быть оборудован системой блоков, через которые пропускают буксирный канат, что позволяет буксировать планер со скоростью, значительно более высокой, чем скорость автомобиля. Планеры на поплавках или с фюзеляжем-лодкой могут взлетать с поверхности водоема, но для этого нужно иметь достаточно мощный буксирный катер.
Полет на буксире. В последнее время взлет планера осуществляют, как правило, путем его буксировки легким одномоторным самолетом. Обычно буксируют один планер, однако также применяют буксировку двух, трех или четырех планеров для показа на выставках, перелетов на большие расстояния или в военных целях. Перелеты на большие расстояния могут осуществляться планерами как над сушей, так и над водой. Для буксирных фалов используются пеньковые канаты, стальные тросы, кабели или найлоновые канаты. Длина буксирного фала составляет 50-150 м. Летчик буксируемого планера предпочитает лететь немного выше или немного ниже самолета-буксировщика, чтобы не попадать в его турбулентный след, и сохранять постоянное натяжение троса. При повороте летчик следует за лидером, повторяя его маневры. Буксирный канат крепится в хвостовой части самолета с учетом требований безопасности от нагрузок, возникающих при буксировке. Пилот планера может отстегнуть свой конец троса, если он захочет продолжить полет самостоятельно.
Моторные планеры. Некоторые планеры снабжены небольшим вспомогательным двигателем, который они используют для самостоятельного взлета. Вспомогательный двигатель может служить не только для взлета, но и для перелета через область с неблагоприятными атмосферными условиями, а также в аварийных ситуациях. После взлета двигатель выключают, а на некоторых планерах его убирают внутрь фюзеляжа. На других планерах с двигателем, расположенным внутри фюзеляжа, винт "флюгирует", чтобы уменьшить сопротивление воздуха. Двигатель можно включить и на конечном участке, чтобы планер смог долететь до аэродрома. В целом, планерные двигатели расходуют очень мало топлива. Обычно на планеры ставят винтовые двигатели, однако проводились экспериментальные полеты с использованием ракетного двигателя.
Парение. Ранней формой планерного спорта было скольжение с вершины горы в долину. При таком скольжении в спокойном воздухе планер теряет высоту со скоростью, которая находится в такой же пропорции с горизонтальной скоростью полета, как и отношение силы сопротивления к подъемной силе. В противоположность скольжению вниз парение является искусством сохранять или даже набирать высоту в отсутствие тяги двигателя посредством умелого использования энергии ветра и восходящих потоков воздуха. Существует ряд методов использования ветра для парения, из которых парение над склоном горы является наиболее простым. Восходящие потоки воздуха над склоном горы или отвесным берегом могут долго удерживать планер в воздухе, если его скорость снижения в спокойном воздухе сравнима со скоростью подъема воздушных масс. (Парение птиц объясняется этим эффектом.) Парящий планер можно направить навстречу ветру; он может также лететь зигзагообразно вдоль наветренного склона, преодолевая при этом большие расстояния. Восходящие потоки воздуха могут простираться до высот, в несколько раз превышающих высоту препятствия, и начинаться довольно далеко от наветренного склона. Восходящие потоки воздуха часто возникают и в атмосфере. Они появляются, например, при неравномерном нагревании земной поверхности (термики, или термические токи). В таком потоке парящий планер или птица могут описывать круги и спирали без потери или даже с набором высоты. Если поднимающийся воздух влажный, то в нем образуются облака. Типичным признаком восходящего термического тока являются кучевые облака над равнинной местностью. Мощные восходящие потоки воздуха возникают на фронте урагана или грозы. Эти потоки иногда используют для подъема планеров на большие высоты и перелетов на большие расстояния. Однако такие полеты чрезвычайно рискованны вследствие сильной турбулентности, льдообразования и града, которые обычно сопровождают бурю или грозу. На больших высотах, особенно над подветренным склоном горы, ветер может создать огромные циркуляционные зоны, в которых восходящие токи иногда обнаруживаются по характерным чечевицеобразным облакам, выпуклым сверху и снизу. Некоторые из этих облаков выстраиваются в регулярную шеренгу, приглашая опытного планериста совершить прогулку по воздушным волнам.
ПЛАНЕР "НИМБУС-3" В ПОЛЕТЕ.
Полет на планере над пересеченной местностью является наиболее сложным видом планерного спорта. Совершая полет на дальность или перелет в назначенное место, планерист использует в полете все полезные для него воздушные потоки, встречающиеся на пути: ветры, возникающие над склонами гор, термики, обусловленные рельефом местности или неустойчивостью атмосферы, дорожки облаков, фронтальные поверхности и ветровые волны. Иногда летчик парит, перемещаясь то вперед, то назад до тех пор, пока не встретит увенчанный облаком термик, простирающийся вдоль его маршрута и позволяющий набрать высоту. Он может использовать этот поток для подъема на большую высоту и затем планировать вниз до встречи со следующим термиком. Бывает (особенно поздно вечером), что, когда летчик считает уже неизбежной незапланированную посадку вследствие потери высоты, около земли ему вдруг встретится термик, который снова вознесет планер на высоту. Захватывающий полет такого рода требует не только высокой техники пилотирования, но и мастерства навигации и глубокого понимания метеорологических явлений. В настоящее время планеристы достигают высот порядка 18 км, используя герметические кабины или высотные скафандры.
Дельтапланеризм. Широкое распространение получили очень легкие летательные аппараты, подобные бумажному змею, на которых человек может осуществлять взлет и посадку самостоятельно, без использования каких-либо дополнительных средств и приспособлений. На таком планере достигнуты высоты более 3,5 км. Летчик, висящий на привязных ремнях, управляет дельтапланом посредством перемещения своего тела, как это делали первые летчики.
ДЕЛЬТАПЛАНЕРИСТ В ПОЛЕТЕ
Исследовательская работа. Парящие планеры с успехом используются для исследования метеорологических явлений. Вследствие отсутствия вибраций от силовой установки эти летательные аппараты представляют собой идеальные платформы для установки на них метеорологических приборов. Об использовании планеров для исследования проблем аэродинамики упоминалось выше.
Маневры. Практически все фигуры высшего пилотажа, совершаемые моторными самолетами, были выполнены на безмоторных планерах. Это петли, бочки, полет в перевернутом положении, штопор; все они являются составными частями набора фигур, демонстрируемых в показательных полетах планеристами. Планеры с интерцепторами могут садиться на колесо или центральную лыжу с высокой точностью приземления на небольшие площадки. В соревнованиях на точность приземления победители обычно приземляются в ПЛАНЕР30 см от контрольного флажка. Точность пилотирования планера требует хорошей выучки и богатой практики.
Обучение. Для обучения пилотов используют двухместный планер, в котором инструктор сидит вместе с учеником и объясняет ему все действия, совершаемые при буксировке, свободном полете и посадке, включая выход из аварийных ситуаций. Он также наблюдает за поведением ученика и исправляет его ошибки. Практический опыт, приобретаемый планеристом, является гарантией успеха в обучении искусству пилотирования самолета и предпосылкой для совершенствования в любой другой области авиации.
Соревнования. По планерному спорту проводятся международные, национальные, региональные и местные соревнования. Первые планерные состязания состоялись в Германии в 1920. Первые Всесоюзные планерные испытания (состязания) были проведены в 1923 в Коктебеле. Первый чемпионат мира по планерному спорту был проведен в Германии в 1937.
См. также
АВИАЦИОННО-КОСМИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ;
ПОЛЕТА ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА.
ЛИТЕРАТУРА
Шереметев Б.Н. Планеры. М., 1959 Замятин В.М. Планеры и планеризм. М., 1974 Костенко И.К. Летающие крылья. М., 1985 Красильщиков А.П. Планеры СССР. М., 1991
